[发明专利]一种原位生成碳化钨的灰铁基复合材料制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属基复合材料技术领域，特别涉及一种原位生成碳化钨的灰铁基复合材料制备方法。

背景技术

灰铁价格便宜，是应用最广的一种铸铁，一般用于制造支架、齿轮箱、阀体、轴承座等零件。但由于灰铁中缺少碳化物等硬质相，其宏观硬度很低，所以灰铁不能抵制磨损工况条件下，磨料对零件表面的切削磨损作用，这使得灰铁很难应用到受磨料磨损的设备零件上，极大地限制了其使用范围。

近年来出现了陶瓷颗粒增强的复合制备工艺以提高灰铁的耐磨性，例如用碳化钨或氮化钛颗粒放置在铸型底部，然后再浇入灰铁，但制备工艺难以稳定控制，增强颗粒分布不均匀，仍旧难以获得增强体分布均匀的整体抗磨灰铁。也有将碳化钨等硬质颗粒用粘结剂固化成形，放入铸型内，然后浇注金属液，使硬质颗粒与金属液互相渗透熔合，但由于粘结剂在高温下分解产生大量气体，导致复合层内部形成许多气孔，效果不理想。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种原位生成碳化钨的灰铁基复合材料制备方法，该方法制备的原位生成碳化钨的灰铁基复合材料是在灰铁基体中形成网状碳化钨硬质相，并与灰铁有效结合为一体，充分发挥了硬质相的高耐磨特性，也保留了基体金属的良好韧性，从而达到最佳的性能匹配，可制作成多种结构形状的产品，开发应用前景广阔。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种原位生成碳化钨的灰铁基复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，首先用钨丝编织钨丝网；

步骤二，将编织的钨丝网裁剪、卷制或叠加，预制成一定结构；

步骤三，将预制的钨丝网预置在铸型的型腔中；

步骤四，将冶炼的液态灰铁按铸造方法把液态灰铁浇入铸型中，使液态灰铁完全埋没钨丝网；

步骤五，铸型经冷却、脱型清理后，即可得到原位生成碳化钨的灰铁基复合材料。

采用本发明的方法制备的原位生成碳化钨的灰铁基复合材料，能够在钨丝网的位置，通过钨丝网中的钨与灰铁中的碳发生原位反应，获得分布均匀的碳化钨硬质相。该材料充分发挥了碳化钨硬质相的高耐磨性能和灰铁的良好韧性，硬质相排列有序，分布均匀，调控方便，工艺可靠，可广泛应用于矿山、电力、冶金、煤炭、建材等耐磨领域。可生产各种形状、任何大小规格的耐磨零件。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为落料衬板截面图；

下面结合附图和发明人给出的实施例对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式

按照本发明的原位生成碳化钨的灰铁基复合材料制备方法，包括以下步骤：

步骤一，首先用钨丝编织钨丝网；

步骤二，将编织的钨丝网裁剪、卷制或叠加，预制成一定结构；

步骤三，将预制的钨丝网预置在铸型的型腔中；

步骤四，将冶炼的液态灰铁按铸造方法把液态灰铁浇入铸型中，使液态灰铁完全埋没钨丝网；

步骤五，铸型经冷却、脱型清理后，即可得到原位生成碳化钨的灰铁基复合材料。

上述钨丝直径为0.1～2.5mm。

上述钨丝网编织成单层或多层，钨丝间距为0.2～10mm，也可根据工况需要适当调整钨丝间距。

以下是发明人给出的实施例，需要说明的是，本发明不限于以下实施例。

实施例1：制作复合材料落料衬板

本实施例按照下述步骤进行：

(1)用钨丝编织钨丝网1，钨丝直径为1mm，钨丝网编织成单层，钨丝间距为5mm；

(2)钨丝网1按落料衬板长宽规格裁剪成矩形；

(3)把裁剪好的钨丝网1放置入水玻璃砂型底部，钨丝网的放置厚度为落料衬板总厚度的二分之一；

(4)冶炼灰铁2，得到液态灰铁；

(5)采用重力铸造方法把液态灰铁2浇入铸型，脱型清理后，即可获得灰铁基复合材料耐磨落料衬板。

实施例2：

本实施例与实施例1所不同的是，钨丝直径为0.1mm，钨丝网编织成多层，钨丝间距为0.2mm；其余同实施例1。

实施例3：

本实施例与实施例1所不同的是，钨丝直径为2.5mm，钨丝网编织成多层，钨丝间距为10mm其余同实施例1。

当然，根据工件的要求和工况环境，既可以把钨丝网放置于铸型的局部，浇注灰铁后获得局部耐磨的零件，复合层厚度可根据工况要求任意调整；也可以把钨丝网放置于整个铸型型腔中，浇注灰铁后获得整体耐磨的零件，工艺可控性强。

采用本发明的方法制备原位生成碳化钨的灰铁基复合材料机理是，网状钨丝中的钨元素与灰铁中的碳元素在高温下发生原位反应，自然生成碳化钨硬质相，与灰铁基体结合成一体，获得的复合材料既保留了灰铁的良好韧性，又有了碳化钨硬质相的高耐磨性。钨丝网排列有序，使反应后生成的碳化钨硬质相均匀分布于灰铁内，解决了颗粒增强金属基复合材料制备中，增强体分布不均匀的难题。其方法可控性强，操作简单方便，成品率高。